粘胶纤维废水的处理研究

摘要：本文介绍了沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、高效气浮法四种粘胶纤维含锌废水中锌的回收方法、工作原理及工艺流程。从废水中回收锌，可以实现资源化再利用以避免对环境造成二次污染。

关键词：粘胶纤维；溶剂萃取；气浮法；废水；

中图分类号：TU74 文献标识码： A

引言：

粘胶纤维生产所产生废水的处理一直是难以解决的问题。由于粘胶纤维是湿法纺丝成形，纺丝用的凝固浴中含有ZnS04 ，因此废水中含有大量的Zn2+，这种含锌较高的废水排放到水体中，会对环境造成严重污染。国家规定农田灌溉用水，含锌量的允许极限为不超过5mg/L。在水体中如锌的浓度高于lOmg/L，则对鱼类及作为鱼类饲料的浮游生物的都存都将有致命的影响；而采用一次沉淀，形成的含锌污泥，则会造成二次污染。因此，国内外在粘胶纤维生产废水处理中把锌的回收作为重点。归纳其方法大致可分为沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、高效气浮法等。

本文针对粘胶纤维废水 COD 难以处理达标的问题，根据实际粘胶纤维废水排放的特点，采用不同比例废水相互混合再分别酸碱中和沉淀的方式，研究以废治废处理的效果及其对后续固定化微生物处理效果的影响，并考察了后续固定化微生物处理的效果。研究结果为实际工程改造提供了技术依据，也为同类的研究提供了参考。

一、实验材料

1、实验废水及水质

实验废水取自山东某人造纤维加工企业实际排放的粘胶纤维废水，主要由酸性废水、碱性废水、黑液、漂白水四种高浓度废水组成，具体水质见表 1：

表 1 四种原水水质测定结果

二、检测方法

（一）沉淀法

1、二次沉淀法

最有代表性的二次沉淀法是美国恩径卜司的恩卡法。第一步是用石灰来进行中和，然后将溶液澄清，使所有不溶物（主要含CaSO4）沉下来，再用苛性钠对这种比较纯的溶液进行锌的中和沉淀，使Zn（ OH）2沉淀的最佳值PH为9.5-10。这种沉淀作用虽然同样以金属氢氧化物的形式进行，但恩卡法能得到一种新型的、具有特殊性质的紧密污泥，很容易通过洗涤来除去或减少可溶性盐并且可以进行离心分离，成为固体物质贮存或作化学品再用。其流程如图一。

据介绍，废水中锌的回收率可达95% ，Zn（ OH）2在沉淀反应中的浓度为5-7%，经分离后的Zn（OH）2浓度可超过10%， 呈固态，排放出的水可以回用于生产。

2、硫化锌沉淀法

利用废水中的Zn2+与S2-生成ZnS沉淀而除去锌，然后再对ZnS沉淀回收锌。国内专家研究出一种新方法，采用含锌酸性废水、碱性废水中和预处理后再通人含CS2和H2S的废气，在一定的pH值下生成ZnS沉淀而除去Zn2+，剩余的CS2和H2S的气体随同残留的废水中的CS2和H2S一起用铁一碱溶液吸收H2S，余下的CS2再进人回收装置。该法设备简易、操作方便、产生污泥量较小，而且可达到废气和废水综合治理的效果。

有化纤厂曾有用硫化锌法对二浴含锌废水进行处理，主要利用废碱液吸收酸站排出的废气中的H2S，生成Na2S，用Na2S与废水中的Zn2+作用生成ZnS沉淀，但由于沉淀粒子细，

（二）离子交换法

离子交换法的实质是离子交换树脂上的可交换离子与溶液中的其它同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程。离子交换树脂是由交联结构的高分子骨架与能离解的活性基团两个基本部分组成的不融、不溶性高分子电解质。它能与水中带有同种电荷的离子进行可逆的置换反应，在提取酸性废水的ZnS04过程中，废水中Zn2十与树脂上的Na十或H十进行交换，Zn2 +被交换到树脂活性基团上，而Na+或H十被置换到废水中，从而达到净化废水，回收ZnS04的目的。

其交换过程反应式如下：

2R（-S03）Na+ZnS04 --> R（-S03）2Zn+Na2S04

或2R（-S03）H+ZnS04 --> R（-S03）2Zn+H2S04

（三）溶剂萃取法

用萃取法从废水中提取锌是根据某种污染物在水相和有机相中的溶解度或分配比不同来达到分离、提取污染物和净化废水的目的，在纺丝二浴废水中主要是提取污染物Zn2+。大多采用有机磷化合物（P2O4以HA表示）作为萃取剂。

溶剂萃取法回收纺丝二浴废水中Zn2+包括萃取、反萃取两个连续过程，它们都是先使有机相与水相混合传质，然后澄清分相。 锌萃取就是萃取剂从水分相（二浴）中提取锌的过程。即将水相中Zn2+转移到有机相中。在酸性体系中反应达平衡时锌萃取的反应可表示为：

k

式中：（a） （o）分别表示水相及有机相，k为表现平衡常数。

由上式可知，水相中Zn2+取代了（HA）2中的一个H十，而成[Zn （ HA2 ）2络合物。

随着萃取过程的进行，水相中Zn2+不断减少，有机相中〔Zn （ HA2） 2〕不断增多，从而达到净化水之目的。

反萃取过程就是萃取剂经萃取后，有机相中[Zn （ HA2） 2〕含量较大，需要用反萃能力比较强的反萃液将有机相中的锌转移到反萃液中。反萃液中锌可直接回用于生产，从而也净化了有机相，使之重复使用。

有机相中[Zn （ HA2 ） 2〕络合物在硫酸或盐酸溶液中均可将锌反萃下来，根据生产中所用化学物质是ZnS04，因此采用H2SO4；作为反萃液。

萃取剂在萃取过程中也萃取了水相中干扰离子（Fe3+），同时Fe3+又可被从H2S04反萃液反萃下来，为保证反萃液中ZnS04的纯度，需定期除掉有机相中Fe3+，因高浓盐酸对有机相中Fe3+反萃能方较强，故采用HCl反萃液来净化有机相。

以处理纺丝二浴含锌废水为例：二浴废水经吹脱、冷却、过滤等预处理，直接作为料液进行八级逆流萃取，萃取后的有机相进行二级反萃取，流回P2O4地槽重复，萃取后的水相经除油器后排放；用HC1除去有机相，中的Fe3+；萃取液经多次循环反萃后，反萃液内ZnS04浓度不断增高，达到一定浓度时，用泵将接近饱和的反萃液打到ZnS04贮槽，然后定量送给酸站，供配纺丝浴使用。

（四）高效气浮法

高效气浮法的原理是用3-5个大气压把空气充人水中形成溶气水，溶气水里有微小气泡从而能把废水中的微小颗粒带上水面。高效气浮法比普通气浮法有明显的改进，关键在于它解决了水气平衡问题，使微小气泡溶于水，从而大大增加了气浮效率，提高了去除率。高效气浮法可在pH=8-9条件下用微气泡的浮力把分散的Zn（OH）2颗粒带上水面，通过刮板把浮渣清理到特定的回收池进行酸化回收。据该项目的研究人员介绍，高效气浮法的效果可与滤纸过滤相当。

上述四种回收方法不仅可以使锌得到重复利用，还可避免Zn2+对环境造成二次污染，但从清洁生产的角度来看，目前新出现的微锌纺丝和无锌纺丝工艺技术更能从根本上解决Zn2+的污染间题，为保护环境和粘胶纤维无害化生产将起到革命性作用。

结语

随着科技的发展以及人们追求舒适、保健、自然与环保的需要，越来越多的差别化纤维应运而生，为纺织品服装的多样化、功能化提供了充足的原料。粘胶纤维经过近百年的发展，正呈现出生产过程生态化、产品复合化与功能化的趋势。